JP2008213374A - Method for manufacturing substrate for inkjet head - Google Patents

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博幸 鈴木
Koji Kitani
耕治 木谷
Hideo Iwase
秀夫 岩瀬
Makoto Kameyama
誠 亀山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a substrate for inkjet heads in which a driver load for inkjet heads is reduced by increasing the sheet resistance of a heating resistor to cope with a problem in the manufacturing of a large number of nozzle heads corresponding to high speed recording. <P>SOLUTION: When TaSiN or TaBN is formed by reactive sputtering as a heating resistor, the target is made by sintering from each powder and has a relative density of 95% or more. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板上にインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を有するインクジェット用基体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an ink jet substrate having a heating resistor that generates thermal energy for discharging ink onto a substrate.

インクジェット記録方式は高速高密度で高精度高画質の記録が可能であり、且つカラー化コンパクト化に適していることから近年注目されている(米国特許第4723129号、米国特許第4740796号)。   The ink jet recording method has been attracting attention in recent years because it is capable of high-speed, high-density, high-accuracy and high-quality recording and is suitable for downsizing of color (US Pat. No. 4,723,129, US Pat. No. 4,740,796).

このインクジェット記録に使用されるヘッドは、図1に示すように、複数の吐出口1001が設けられ、また、これからそれぞれインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子1002が、各インク流路1003毎に基板1004上に設けられている。電気熱変換素子1002は、主に発熱抵抗体1005、これに電力を供給するための電極配線1006、及びこれらを保護する絶縁膜1007により構成される。また、各インク流路1003は、複数の流路壁1008が一体的に形成された天板を、基板1004上の電気熱変換素子等との相対位置を画像処理等の手段により位置合わせしながら接合することで形成される。   As shown in FIG. 1, the head used for this ink jet recording is provided with a plurality of ejection ports 1001 and an electrothermal conversion element 1002 for generating thermal energy used for ejecting ink from now on. Each ink channel 1003 is provided on the substrate 1004. The electrothermal conversion element 1002 mainly includes a heating resistor 1005, an electrode wiring 1006 for supplying power to the heating resistor 1005, and an insulating film 1007 for protecting them. In addition, each ink flow path 1003 aligns the top plate integrally formed with a plurality of flow path walls 1008 with the electrothermal conversion element on the substrate 1004 by means such as image processing. It is formed by joining.

各インク流路1003は、その吐出口1001と反対側の端部が共通液室1009と連通しており、この共通液室1009にはインクタンク(図示せず)から供給されるインクが貯留される。共通液室1009に供給されたインクは、ここから各インク流路1003に導かれ、吐出口1001近傍でメニスカスを形成して保持される。ここで、電気熱変換素子1002を選択的に駆動させることにより、その発生する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱させ膜沸騰を生起することにより、インクを吐出させる。   Each ink flow path 1003 has an end opposite to the ejection port 1001 communicating with a common liquid chamber 1009, and ink supplied from an ink tank (not shown) is stored in the common liquid chamber 1009. The The ink supplied to the common liquid chamber 1009 is guided from here to each ink flow path 1003 and is formed and held in the vicinity of the ejection port 1001. Here, by selectively driving the electrothermal conversion element 1002, the ink on the heat acting surface is rapidly heated using the generated heat energy to cause film boiling, thereby ejecting the ink.

図2は、インクジェット記録ヘッド用基体2000のインク路に相当する部分を示すために、図1で示したX−X’の一点鎖線に沿って基板面に垂直に切断した時の模式的断面部分図である。図2において、2001はシリコン基板、2002は熱酸化膜からなる蓄熱層を示す。2003は蓄熱を兼ねるSiO膜やSiN膜等からなる層間膜、2004は発熱抵抗層、2005はAl、Al−Si、Al−Cu等の金属配線、2006はSiO膜やSiN膜等からなる保護層を示す。2007は、発熱抵抗層2004の発熱に伴う化学的、物理的衝撃から保護膜2006を守るための耐キャビテーション膜である。2008は、発熱抵抗層2004の熱作用部である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional portion when cut perpendicularly to the substrate surface along the alternate long and short dash line of XX ′ shown in FIG. 1 in order to show the portion corresponding to the ink path of the substrate 2000 for the inkjet recording head. FIG. In FIG. 2, 2001 indicates a silicon substrate, and 2002 indicates a heat storage layer made of a thermal oxide film. 2003 is an interlayer film made of SiO film or SiN film that also serves as heat storage, 2004 is a heating resistance layer, 2005 is a metal wiring such as Al, Al-Si, Al-Cu, and 2006 is a protective layer made of SiO film, SiN film, or the like. Indicates. Reference numeral 2007 denotes a cavitation-resistant film for protecting the protective film 2006 from chemical and physical impact caused by heat generation of the heat generating resistance layer 2004. Reference numeral 2008 denotes a heat acting portion of the heat generating resistor layer 2004.

このようなインクジェットヘッドに使用される発熱抵抗層2004としては、現在、TaN膜等が一般的である。このTaN膜における特性安定性、特に長期繰り返し記録時の抵抗変化率は、TaN膜の組成と強い相関関係が有る。中でもTaN0.8hexを含む窒化タンタルで構成された発熱抵抗体が、長期繰り返し記録時の抵抗変化率が少なく、吐出安定性に優れていることが知られている(特開平7−125218号)。   Currently, a TaN film or the like is generally used as the heating resistance layer 2004 used in such an ink jet head. The characteristic stability of this TaN film, particularly the resistance change rate during long-term repeated recording, has a strong correlation with the composition of the TaN film. In particular, it is known that a heating resistor composed of tantalum nitride containing TaN 0.8 hex has a low resistance change rate during long-term repeated recording and is excellent in ejection stability (Japanese Patent Laid-Open No. 7-125218).

一方、感熱紙やインクリボンに直接接触させて記録を行うサーマルプリントヘッドにおいて、その高速熱記録のために薄膜型の発熱抵抗体が種々提案されている。例えば、特開昭53−25442の号に記載のように、第1の元素がTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,WおよびMoのうちから選ばれた少なくとも1種であり、第2の元素がNであり、第3の元素がSiであり、第1の元素が5〜40原子%、第2の元素が30〜60原子%、第3の元素が30〜60%で構成することにより、高い温度で発熱させても寿命特性に優れた発熱抵抗体を得ることができる。   On the other hand, various thin-film heating resistors have been proposed for high-speed thermal recording in thermal print heads that perform recording by directly contacting thermal paper or an ink ribbon. For example, as described in JP-A-53-25442, the first element is at least one selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W and Mo, The element is N, the third element is Si, the first element is 5 to 40 atomic%, the second element is 30 to 60 atomic%, and the third element is 30 to 60%. Thus, a heating resistor having excellent life characteristics can be obtained even when heat is generated at a high temperature.

また現在は、発熱抵抗体を基板上に複数形成したマルチオリフィス(多数ノズル)タイプのインクジェット用記録ヘッドが主流となっている。例えば、64ノズルや128ノズルのものがある。
米国特許第4723129号公報 米国特許第4740796号公報 特開平7−125218号公報 特開昭53−25442号公報
At present, a multi-orifice (multi-nozzle) type ink jet recording head in which a plurality of heating resistors are formed on a substrate is mainly used. For example, there are 64 nozzles and 128 nozzles.
U.S. Pat. No. 4,723,129 U.S. Pat. No. 4,740,796 JP 7-125218 A JP-A-53-25442

これまで述べてきたように、インクジェットヘッドに使用される発熱抵抗層としてはTaN膜がその特性安定性、特に長期繰り返し記録時の抵抗変化率に優れることから主に使われてきた。ところで、近年発熱抵抗体を基体上に複数形成したマルチオリフィスタイプのインクジェット用記録ヘッドが多く採用される傾向にある。ヘッドを長尺化することによってノズル数を増加し印字スピードの高速化を達成することがこの目的である。   As described above, a TaN film has been mainly used as a heating resistance layer used in an ink jet head because of its characteristic stability, particularly resistance change rate during long-term repeated recording. By the way, in recent years, a multi-orifice type ink jet recording head in which a plurality of heating resistors are formed on a substrate tends to be used. The purpose is to increase the number of nozzles by increasing the length of the head and to increase the printing speed.

発熱抵抗体を複数形成しようとした場合、従来と同じ抵抗値を持つ発熱体ではヘッドを駆動する上では次のような問題が発生する。   When a plurality of heating resistors are to be formed, the following problems occur when driving the head with a heating element having the same resistance value as in the prior art.

複数形成されたヘッドを駆動するためには、ドライバーの駆動電流はノズル数が増加した分そのまま増えてしまう。その結果ドライバーの負荷が増加することになる。   In order to drive a plurality of formed heads, the driving current of the driver increases as the number of nozzles increases. As a result, the load on the driver increases.

この問題を解決する手段としては2つのことが考えられる。   There are two possible means for solving this problem.

1つはドライバーの容量をさらに大きいものを使用して駆動電流の増加に対処する方法である。この対策は非常に簡単な方法であるが、ドライバーの容量を増やすことは結局ドライバーコストの上昇を招き、最終的には製品コストの上昇につながる。   One is a method of dealing with an increase in driving current by using a larger driver capacity. Although this countermeasure is a very simple method, increasing the capacity of the driver will eventually lead to an increase in the driver cost, and ultimately to an increase in the product cost.

もうひとつの対策としては、発熱抵抗体のシート抵抗を上昇させることである。   Another countermeasure is to increase the sheet resistance of the heating resistor.

この方法について考えてみる。   Consider this method.

発熱抵抗体に投入するパワーをPとした場合Pは次の式で表せる。   If the power input to the heating resistor is P, P can be expressed by the following equation.

(ここではDCで考える)
P=IE I:電流 E:電圧
ここでE=IR R:抵抗 であるから
P=I*IR と書ける。
(Think here in DC)
P = IE I: current E: voltage where E = IR R: resistance
You can write P = I * IR.

すなわち I=route(P/R)
発熱抵抗体の発熱量は、パワーPに比例するので、Pを管理することによって
インクジェットの吐出は制御することができる。
I = route (P / R)
Since the amount of heat generated by the heating resistor is proportional to the power P, the ejection of the ink jet can be controlled by managing P.

Pが一定であるならば、電流Iは抵抗Rが増大すれば減少することがわかる。   If P is constant, it can be seen that the current I decreases as the resistance R increases.

このように発熱抵抗体のシート抵抗を上げることによってドライバーの電流を減少させることが可能になる。   Thus, the current of the driver can be reduced by increasing the sheet resistance of the heating resistor.

本発明の主たる目的は、従来のインクジェット記録ヘッドの発熱抵抗体に関する上述した問題を解決し、発熱抵抗体のシート抵抗を上げることによってインクジェットヘッド用のドライバーの負荷を低減して、主に記録画像の高精細化に対応した小ドット化や高速記録に対応した多数ノズル化においての問題を対策したインクジェット用基体の製造方法を提供することにある。   The main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems relating to the heat generating resistor of the conventional ink jet recording head, and to reduce the load of the driver for the ink jet head by increasing the sheet resistance of the heat generating resistor. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ink jet substrate in which the problems associated with the reduction in the size of dots corresponding to high definition and the increase in the number of nozzles corresponding to high-speed recording have been addressed.

本発明の他の目的は、抵抗値変動が少なくかつ吐出が安定した発熱抵抗体を簡易に得ることを可能にするインクジェット用基体の製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for producing an ink jet substrate that makes it possible to easily obtain a heating resistor that has little fluctuation in resistance value and stable ejection.

本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討を行った結果、以下の製造方法の提供により前記目的を達成した。すなわち高融点金属であるTaと半金属であるSiまたはBからなる合金ターゲットを用い、ArとN2からなる混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングにより発熱抵抗体を形成する際に、前記合金ターゲットは前記高融点金属と前記半金属の粉末を焼結法により作成し、かつ前記合金ターゲットの相対密度が95%以上のものを使用することを特徴とするインクジェットヘッド用基体の製造方法である。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have achieved the object by providing the following manufacturing method. That in forming the heat generating resistor by reactive sputtering a refractory metal using Ta and an alloy target composed of Si or B is a metalloid is, in a mixed gas atmosphere consisting of Ar and N 2, the alloy target A method of manufacturing a substrate for an ink jet head, wherein the powder of the refractory metal and the metalloid is prepared by a sintering method, and the alloy target has a relative density of 95% or more.

インクジェット用の発熱抵抗体は、ノズルの多数化等により高抵抗される傾向にあることはすでに述べた。これまで主に使用されてきたTaN膜の発熱抵抗体ではこれ以上膜のシート抵抗を上昇させることが難しくなってきた。   As described above, the heat generating resistor for ink-jet tends to have high resistance due to an increase in the number of nozzles. It has been difficult to increase the sheet resistance of the TaN film heating resistor which has been mainly used so far.

この対策としてTaNに変わる発熱抵抗体として、高融点金属であるTaとSiまたはB等の半金属からなる窒化膜がシート抵抗を上げることのできるものと考え、検討したところTaSiN,TaBN膜が発熱抵抗体の繰り返し昇温後も抵抗値がほとんど変化しないなどの耐久に優れ、かつシート抵抗も上げられることがわかってきた。   As a countermeasure against this, as a heating resistor that changes to TaN, it is considered that a high-melting-point metal Ta and a nitride film made of a semimetal such as Si or B can increase the sheet resistance, and as a result, TaSiN and TaBN films generate heat. It has been found that the resistance value hardly changes even after repeated heating of the resistor, and the sheet resistance can be increased.

さらに述べると、これらの材料を反応性スパッタリングにより形成しようとした場合、ターゲットを各材料粉末から焼結によって作成し、かつ相対密度を95%以上のものを使用することで、特に発熱抵抗体の耐久特性が向上することが判明した。   Furthermore, when these materials are to be formed by reactive sputtering, a target is prepared from each material powder by sintering, and a relative density of 95% or more is used. It has been found that durability characteristics are improved.

この理由としては、相対密度の高いターゲットを使用することにより膜質が良好になることが考えられる。特に膜密度が上がることで耐久性が向上していると考えている。   This may be because the film quality is improved by using a target having a high relative density. In particular, the durability is improved by increasing the film density.

従来の技術として、焼結ターゲットの相対密度を上げることを特徴としたものでは特開平11-006060が公知である。ところでこの中で述べられている技術分野は半導体の電極膜形成時におけるパーティクルを抑えることが主な目的であり、本発明とは技術分野、効果等がまったく異なっている。本発明ではインクジェットプリンターの発熱抵抗体の耐久性について詳細に検討した結果、焼結ターゲットの相対密度を95%以上のもので成膜した抵抗体の耐久性が改善されることを見出したものである。   Japanese Patent Laid-Open No. 11-006060 is known as a conventional technique characterized by increasing the relative density of a sintering target. By the way, the technical field described therein is mainly intended to suppress particles during the formation of a semiconductor electrode film, and is completely different from the present invention in the technical field, effects, and the like. In the present invention, as a result of examining the durability of the heat generating resistor of the ink jet printer in detail, it was found that the durability of the resistor formed with a sintered target having a relative density of 95% or more is improved. is there.

本発明によれば記録画像の高精細化に対応した小ドット化や高速記録に対応した多数ノズル化においても、吐出が安定した発熱抵抗体を簡易に得ることができる。   According to the present invention, it is possible to easily obtain a heating resistor with stable ejection even in the case of a small dot corresponding to high definition of a recorded image and a large number of nozzles corresponding to high speed recording.

すなわち吐出が安定した液体吐出ヘッド用基体、該基体を備えた液体吐出ヘッド、及び該液体ヘッドを備えた液体吐出装置を提供することが可能となる。   That is, it is possible to provide a substrate for a liquid ejection head that is stably ejected, a liquid ejection head that includes the substrate, and a liquid ejection apparatus that includes the liquid head.

さらに、ばらつきが少なく安定した抵抗値を有する発熱抵抗体を形成することにより、低コストの装置を実現できる。   Furthermore, a low-cost device can be realized by forming a heating resistor having a stable resistance value with little variation.

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.

本実施例においては、Si基板あるいは既に駆動用のICを作り込んだSi基板を用いた。このSi基板には、熱酸化法、スパッタ法、CVD法などによって膜厚1.2μmのSiO2の蓄熱層を形成し、またICを作り込んだSi基板も同様にその製造プロセス中で、SiO2の蓄熱層を形成しておいた。 In this embodiment, a Si substrate or a Si substrate in which a driving IC has already been formed is used. On this Si substrate, a heat storage layer of 1.2 μm thick SiO 2 is formed by thermal oxidation, sputtering, CVD, etc., and the Si substrate on which the IC is built is also in the manufacturing process. Two heat storage layers were formed.

次に、スパッタ法、CVD法などによってSiNあるいはSiO2 から成る膜厚1.2μmの層間絶縁膜を形成した。次いで、発熱抵抗層を形成した。 Next, an interlayer insulating film having a film thickness of 1.2 μm made of SiN or SiO 2 was formed by sputtering, CVD, or the like. Next, a heating resistance layer was formed.

まず、Ta−Siからなる合金ターゲットを用い、Arガス80ccm、N2ガス10ccmの混合ガスをガス導入口から導入した。この時の基板温度は200℃で行った、次いで、ターゲットにパワーを投入し、放電が安定したところでシャッターを開き、基板上に発熱抵抗層の形成を開始した。 First, using a Ta—Si alloy target, a mixed gas of Ar gas of 80 ccm and N 2 gas of 10 ccm was introduced from the gas inlet. The substrate temperature at this time was 200 ° C. Then, power was applied to the target, and when the discharge was stabilized, the shutter was opened, and the formation of the heating resistor layer on the substrate was started.

このとき使用したTa-Siの合金ターゲットはTa,Siの各材料を粉末から熱間静水圧法によってTa60Si40(at%)の組成になるように作成されたものを使用した。
このターゲットの相対密度は96%であった。
The Ta—Si alloy target used at this time was prepared from Ta and Si materials to a composition of Ta 60 Si 40 (at%) by hot isostatic pressing.
The relative density of this target was 96%.

発熱抵抗層の形成を終了した後、電極配線として厚さ5500オングストロームのAl膜をスパッタリング法により形成した。次に、フォトリソ法を用いてパターン形成し、Al膜を取り除いた22μm×25μmの熱作用部を形成した。次に、保護膜としてプラズマCVD法によって、SiNから成る膜厚0.3μmの絶縁体を形成した。   After the formation of the heating resistor layer was finished, an Al film having a thickness of 5500 angstroms was formed by sputtering as electrode wiring. Next, a pattern was formed using a photolithographic method to form a 22 μm × 25 μm thermal action part from which the Al film was removed. Next, an insulator having a film thickness of 0.3 μm made of SiN was formed as a protective film by plasma CVD.

次に、耐キャビテーション層としてスパッタリング法によりTa膜を膜厚2300オングストローム形成し、フォトリソ法により、図1に示すようなインクジェットヘッド用基体を作製した。   Next, a Ta film having a film thickness of 2300 angstroms was formed as a cavitation-resistant layer by sputtering, and a substrate for an ink jet head as shown in FIG. 1 was prepared by photolithography.

このようにして作製された基体を用いて、発熱抵抗体の耐久性を評価した。   The durability of the heating resistor was evaluated using the substrate thus prepared.

まず、この基体を用いてインクの発泡開始電圧Vthを調べた。この発泡開始電圧Vthとは、発熱抵抗体に駆動周波数15kHz、駆動パルス幅1μsec.のパルス信号を与え、印加電圧を上げていきながらインクが発泡を開始する電圧のことである。この発泡開始電圧Vthはヘッド毎に同一で、ばらつきが少なければ、ヘッドに左右されない安定した吐出がなされるので好ましい。この基体の発泡開始電圧Vthは約11Vであった。   First, using this substrate, the ink foaming start voltage Vth was examined. The foaming start voltage Vth is such that the heating resistor has a driving frequency of 15 kHz and a driving pulse width of 1 μsec. Is a voltage at which ink starts to foam while increasing the applied voltage. This foaming start voltage Vth is the same for each head, and if there is little variation, it is preferable because stable ejection is performed regardless of the head. The foaming start voltage Vth of this substrate was about 11V.

次にこの基体に発泡開始電圧の1.3倍の電圧で、発熱抵抗体に同じように駆動周波数15kHz、駆動パルス幅1μsec.のパルス信号を10億パルス印加した。   Next, a voltage of 1.3 times the foaming start voltage was applied to this substrate, and a driving frequency of 15 kHz and a driving pulse width of 1 μsec. 1 billion pulses were applied.

パルス印加後の抵抗値の初期からの変化を測定した結果、抵抗変化率は3%以内に収まり、耐久特性としては非常に優れたものであることがわかった。   As a result of measuring the change from the initial value of the resistance value after applying the pulse, it was found that the rate of change in resistance was within 3%, and the durability was very excellent.

Ta-Si合金ターゲットとしてTa,Si粉末を熱間静水圧法により作成し、相対密度が97%のものを(Ta50Si50 at%)使用した以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基体を作成した。 Ta-Si alloy target was prepared by hot isostatic pressing as a Ta-Si alloy target, and used for an inkjet head in the same manner as in Example 1 except that a material with a relative density of 97% (Ta 50 Si 50 at%) was used. A substrate was prepared.

同様に、発熱抵抗体のVthを測定し,耐久性を評価した。   Similarly, the Vth of the heating resistor was measured to evaluate the durability.

この基体の発泡開始電圧Vthは約10.8Vであった。   The foaming start voltage Vth of this substrate was about 10.8V.

次にこの基体に発泡開始電圧の1.3倍の電圧で、発熱抵抗体に同じように駆動周波数15kHz、駆動パルス幅1μsec.のパルス信号を10億パルス印加した。   Next, a voltage of 1.3 times the foaming start voltage was applied to this substrate, and a driving frequency of 15 kHz and a driving pulse width of 1 μsec. 1 billion pulses were applied.

パルス印加後の抵抗値の初期からの変化を測定した結果、抵抗変化率は2.5%以内に収まり、耐久特性としては非常に優れたものであることがわかった。   As a result of measuring the change of the resistance value after the pulse application from the initial stage, it was found that the resistance change rate was within 2.5%, and the durability was very excellent.

Ta-Si合金ターゲットとしてTa,Si粉末を熱間静水圧法により作成し、相対密度が96%のものを(Ta40Si60 at%)使用した以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基体を作成した。 Ta-Si alloy target as a Ta-Si alloy target by hot isostatic pressing and using a 96% relative density (Ta 40 Si 60 at%). A substrate was prepared.

同様に、発熱抵抗体のVthを測定し,耐久性を評価した。   Similarly, the Vth of the heating resistor was measured to evaluate the durability.

この基体の発泡開始電圧Vthは約10.9Vであった。   The foaming start voltage Vth of this substrate was about 10.9V.

次にこの基体に発泡開始電圧の1.3倍の電圧で、発熱抵抗体に同じように駆動周波数15kHz、駆動パルス幅1μsec.のパルス信号を10億パルス印加した。   Next, a voltage of 1.3 times the foaming start voltage was applied to this substrate, and a driving frequency of 15 kHz and a driving pulse width of 1 μsec. 1 billion pulses were applied.

パルス印加後の抵抗値の初期からの変化を測定した結果、抵抗変化率は2.8%以内に収まり、耐久特性としては非常に優れたものであることがわかった。   As a result of measuring the change of the resistance value after the pulse application from the initial stage, it was found that the resistance change rate was within 2.8%, and the durability was very excellent.

(比較例1)
Ta-Si合金ターゲットとしてTa,Si粉末をホットプレス法により作成し、相対密度が81%のものを(Ta60Si40 at%)使用した以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基体を作成した。
(Comparative Example 1)
A substrate for an ink jet head was prepared in the same manner as in Example 1 except that Ta and Si powders were prepared by hot pressing as a Ta-Si alloy target, and those having a relative density of 81% (Ta 60 Si 40 at%) were used. Created.

同様に、発熱抵抗体のVthを測定し,耐久性を評価した。   Similarly, the Vth of the heating resistor was measured to evaluate the durability.

その結果この基体の発泡開始電圧Vthは約10.5Vであった。   As a result, the foaming start voltage Vth of this substrate was about 10.5V.

また、耐久性についても実施例1と同じ評価を行ったところ、10億パルスのパルス印加後の抵抗値変化は、8.5%あり実施例1、2、3に比べて悪かった。   The durability was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the change in resistance value after applying 1 billion pulses was 8.5%, which was worse than that in Examples 1, 2, and 3.

Ta-B合金ターゲットとしてTa,B粉末を熱間静水圧法により作成し、相対密度が97%のもの(Ta70B30 at%)を使用し、Ar60ccm、N2 15ccmの混合ガスをガス導入したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基体を作製した。 Ta and B powders are prepared by hot isostatic pressing as Ta-B alloy target, and a relative density of 97% (Ta 70 B 30 at%) is used, and a mixed gas of Ar 60 ccm and N 2 15 ccm is introduced. A substrate for an ink jet head was produced in the same manner as in Example 1 except that.

今回も同様に発熱抵抗体のVthを測定し、耐久性を評価した。   Similarly, the Vth of the heating resistor was measured in the same manner to evaluate the durability.

その結果この基体の発泡開始電圧Vthは約12Vであった。   As a result, the foaming start voltage Vth of this substrate was about 12V.

また、耐久性についても実施例1と同じ評価を行ったところ、10億パルスのパルス印加後の抵抗値変化は3.5%に収まり非常に耐久性が良かった。   Further, when the same evaluation as in Example 1 was performed for durability, the change in resistance value after applying 1 billion pulses was 3.5% and the durability was very good.

Ta-B合金ターゲットとしてTa,B粉末を熱間静水圧法により作成し、相対密度が98%のもの(Ta40B60 at%)を使用し、Ar60ccm、N2 20ccmの混合ガスをガス導入したこと以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基体を作製した。 Ta, B powder as Ta-B alloy target was prepared by hot isostatic pressing, and a relative density of 98% (Ta 40 B 60 at%) was used, and a mixed gas of Ar 60 ccm and N 2 20 ccm was introduced. A substrate for an ink jet head was produced in the same manner as in Example 1 except that.

今回も同様に発熱抵抗体のVthを測定し、耐久性を評価した。   Similarly, the Vth of the heating resistor was measured in the same manner to evaluate the durability.

その結果この基体の発泡開始電圧Vthは約12.3Vであった。   As a result, the foaming start voltage Vth of this substrate was about 12.3V.

また、耐久性についても実施例1と同じ評価を行ったところ、10億パルスのパルス印加後の抵抗値変化は3.8%に収まり非常に耐久性が良かった。   Further, when the same evaluation as in Example 1 was performed for durability, the change in resistance value after applying 1 billion pulses was within 3.8%, and the durability was very good.

(比較例2)
Ta-B合金ターゲットとしてTa,B粉末をホットプレス法により作成し、相対密度が83%のものを(Ta70B30 at%)使用した以外は実施例1と同様にしてインクジェットヘッド用基体を作成した。
(Comparative Example 2)
A base for an inkjet head was prepared in the same manner as in Example 1 except that Ta and B powders were produced by hot pressing as a Ta-B alloy target, and those having a relative density of 83% (Ta 70 B 30 at%) were used. Created.

同様に、発熱抵抗体のVthを測定し,耐久性を評価した。   Similarly, the Vth of the heating resistor was measured to evaluate the durability.

その結果この基体の発泡開始電圧Vthは約11.9Vであった。   As a result, the foaming start voltage Vth of this substrate was about 11.9V.

また、耐久性についても実施例1と同じ評価を行ったところ、10億パルスのパルス印加後の抵抗値変化は、9.2%あり実施例4、5に比べて悪かった。   Further, when the same evaluation as in Example 1 was performed for durability, the change in resistance value after applying 1 billion pulses was 9.2%, which was worse than that in Examples 4 and 5.

本発明によるインクジェットヘッドの基板を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the board | substrate of the inkjet head by this invention. 図1をX−X’の一点鎖線で垂直に切断したときの基板の断面図である。It is sectional drawing of a board | substrate when FIG. 1 is cut | disconnected perpendicularly by the dashed-dotted line of X-X '.

符号の説明Explanation of symbols

1001 吐出口
1002 電気熱変換素子
1003 インク流路
1004 基板
1005 発熱抵抗体
1006 電極配線
1007 絶縁膜
1008 流路壁
1009 共通液室
2000 基体
2001 シリコン基板
2002 蓄熱層
2003 層間膜
2004 発熱抵抗層
2005 金属配線
2006 保護膜
2007 耐キャビテーション膜
2008 熱作用部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1001 Ejection port 1002 Electrothermal conversion element 1003 Ink flow path 1004 Substrate 1005 Heating resistor 1006 Electrode wiring 1007 Insulating film 1008 Channel wall 1009 Common liquid chamber 2000 Base 2001 Silicon substrate 2002 Heat storage layer 2003 Interlayer film 2004 Heating resistance layer 2005 Metal wiring 2006 Protective film 2007 Anti-cavitation film 2008 Thermal action part

Claims (3)

高融点金属であるTaと半金属であるSiまたはBからなる合金ターゲットを用い、ArとN2からなる混合ガス雰囲気中で反応性スパッタリングにより発熱抵抗体を形成する際に、前記合金ターゲットは前記高融点金属と前記半金属の粉末を焼結法により作成し、かつ前記合金ターゲットの相対密度が95%以上のものを使用することを特徴とするインクジェットヘッド用基体の製造方法。 When forming an exothermic resistor by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere consisting of Ar and N 2 using an alloy target consisting of Ta which is a refractory metal and Si or B which is a semimetal, the alloy target is A method for producing a substrate for an ink jet head, wherein a powder of a refractory metal and the metalloid is prepared by a sintering method, and the alloy target has a relative density of 95% or more. 前記高融点金属Taと半金属SiまたはBからなる合金ターゲットは熱間静水圧法により製造されたターゲットを使用することを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド用基体の製造方法。   2. The method for producing a substrate for an ink jet head according to claim 1, wherein the alloy target comprising the refractory metal Ta and the semimetal Si or B uses a target produced by a hot isostatic pressure method. 前記高融点金属Taと半金属SiまたはBからなる合金ターゲットの組成範囲として、Ta80Si20 at%からTa30Si70 at%またはTa80B20 at%からTa30B70 at%であるターゲットを使用することを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド用基体の製造方法。 The composition range of the alloy target composed of the refractory metal Ta and semimetal Si or B is Ta 80 Si 20 at% to Ta 30 Si 70 at% or Ta 80 B 20 at% to Ta 30 B 70 at%. 2. The method for producing a substrate for an ink jet head according to claim 1, wherein:
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